KR20150075231A - 마그네슘 열환원 장치 - Google Patents

마그네슘 열환원 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네슘 응축장치에 관한 것으로 본 발명의 마그네슘 마그네슘 증기가 유입되는 유입관, 유입관에 결합되는 마그네슘 수집 챔버, 유입관에 일단이 위치되고 일단의 반대쪽에 위치하는 타 단이 마그네슘 수집 챔버를 관통하도록 설치되는 응축기, 마그네슘 수집 챔버의 개구에 결합되고 응축기의 상기 타 단이 위치되는 하우징, 응축기 및 하우징 사이에 설치되어 응축기의 일단에 응축된 마그네슘 크라운의 무게를 측정하는 마그네슘 무게 측정부 및 하우징의 일단에 설치되어 응축기와 결합되고 마그네슘 무게 측정부와 연결되는 응축기 이동장치를 포함한다.

Description

마그네슘 열환원 장치{THERMAL REDUCTION APPARATUS FOR MAGNESIUN PRODUCTION}
본 발명은 마그네슘 열환원 장치에 관한 것이다.
일반적으로 마그네슘을 함유한 합금재료는 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠성, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 경량성, 우수한 전자파 차폐 특성이 있다. 이러한 이유로 최근에는 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 부품으로 마그네슘의 사용이 확대되고 있다.
이러한 마그네슘 금속을 제조하기 위한 방법으로 크게 열환원법과 전해제련법이 있으며, 열환원법에 의한 마그네슘 금속 제조 방법이 가장 많이 사용되고 있다.
1941년 캐나다 피죤(Pidgeon)박사에 의해 개발된 피죤 열환원법에 의한 마그네슘 제조방법이 1990년대 중반 이후 널리 이용되고 있다.
피죤 열환원법에 의하면 수평형 마그네슘 응축기로 구성된 피죤 열환원로에 마그네슘 단광을 삽입하고 피죤 열환원로의 외부를 가열하여 마그네슘 증기를 발생시킨 후 수평형 마그네슘 응축기에 마그네슘을 응축시켜 마그네슘을 제조한다.
따라서, 피죤 열환원법에 의한 마그네슘 제조는 소규모에서도 마그네슘을 제조할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 피죤 열환원로에 의하면 마그네슘 환원 공정과 마그네슘 응축 공정이 피죤 열환원로에서 동시에 이루어지므로 대량의 마그네슘 제조에는 생산성에 한계성을 가지며 열악한 환경 조건 하에서 다량의 인력에 의한 수작업에 의해 조업이 이루어진다는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 마그네슘 단광을 연속적으로 투입하여 마그네슘이 환원되는 열환원로와 마그네슘이 응축되는 응축기를 이용하여 마그네슘 환원 공정과 마그네슘 응축 공정이 분리된 공간에서 수행되는 마그네슘 제조 장치가 제안되고 있다.
이러한 열환원로는 마그네슘 증기가 외부로 유출되거나 외부 공기와 접촉되는 것을 방지하기 위하여 진공 상태로 유지되어야 하므로, 마그네슘 단광이 투입되는 열환원로의 게이트 밸브에는 오링(O-ring)과 같은 실링부재가 설치된다.
더불어, 게이트 밸브에 마그네슘이 응축되는 것을 방지하기 위하여 게이트 밸브의 온도는 마그네슘 응축 온도(예: 700℃) 높게 유지되어야 한다.
하지만, 알려진 실링부재 재료 중 최고 내열 온도를 가진 것은 약 400℃ 정도의 내열 온도를 가지는 칼레즈(kalrrz)다.
따라서, 게이트 밸브의 온도를 마그네슘 응축 온도이상으로 유지하면 실링부재가 고온에 파손되는 문제가 있으므로, 실링부재의 파손을 방지하기 위하여 게이트 밸브의 온도를 마그네슘 응축 온도 이하로 유지하여야 한다.
그러나, 게이트 밸브의 온도가 마그네슘 응축 온도(예: 700℃)이하로 내려가면 마그네슘 증기가 게이트 밸브의 실링부재에 응축되므로, 게이트 밸브의 작동이 원활하지 않게 되고 게이트 밸브 작동 중 실링부재가 파손되어 열환원로의 진공이 유지되지 않는 문제가 있다.
결국, 열환원로와 응축기를 분리하여 연속적으로 마그네슘을 환원하는 마그네슘 환원 공정과 마그네슘 증축 공정이 개별적으로 수행되는 마그네슘 제조 장치를 만들기 위해서는 상기와 같은 문제점들이 극복되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 열환원로의 게이트 밸브에 마그네슘이 증착되는 것을 방지할 수 있고, 연속적으로 마그네슘이 환원되는 마그네슘 환원 공정을 제공하는 구조를 가진 마그네슘 열환원로를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치는 마그네슘 단광이 배치되는 유입 챔버, 유입 챔버에 연결되어 마그네슘 단광이 유입되는 반응 챔버, 유입 챔버와 반응 챔버를 연결하는 게이트 밸브, 게이트 밸브와 반응 챔버 사이에 설치되는 실링부재, 반응 챔버 내부에 설치되는 제1 차단 밸브, 반응 챔버 내부에 제1 차단 밸브와 이격되게 설치되는 제2 차단 밸브 및 반응 챔버에 연결되는 마그네슘 응축기를 포함한다.
또한, 유입 챔버의 온도는 반응 챔버의 온도보다 낮게 유지될 수 있다.
또한, 제1 차단 밸브와 제2 차단 밸브 사이에 설치되는 냉각 및 가열 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 차단 밸브는 게이트 밸브와 제2 차단 밸브 사이에 위치할 수 있다.
또한, 반응 챔버는 게이트 밸브와 제1 차단 밸브 사이의 제1 공간, 제1 차단 밸브와 제2 차단 밸브 사이의 제2 공간 및 제2 차단 밸브와 반응 챔버의 내벽 사이의 제3 공간을 가질 수 있다.
또한, 제3 공간의 온도는 제1 공간 및 제2 공간의 온도보다 높게 유지될 수 있고, 마그네슘 단광은 제3 공간에서 마그네슘 증기로 환원될 수 있다.
또한, 게이트 밸브는 제3 공간의 온도보다 낮게 유지될 수 있다.
또한, 반응 챔버 내부에 제1 차단 밸브 및 제2 차단 밸브 각각과 이격되게 설치되는 제3 차단 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 차단 밸브는 제2 차단 밸브와 게이트 밸브 사이에 설치될 수 있고, 제2 차단 밸브는 제1 차단 밸브와 제3 차단 밸브 사이에 설치될 수 있다.
또한, 제1 차단 밸브와 제2 차단 밸브 사이에 설치되는 제1 냉각 및 가열 장치 및 제2 차단 밸브와 제3 차단 밸브 사이에 설치되는 제2 냉각 및 가열장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 반응 챔버는 게이트 밸브와 제1 차단 밸브 사이의 제1 공간, 제1 차단 밸브 및 제2 차단 밸브 사이의 제2 공간, 제2 차단 밸브와 상기 제3 차단 밸브 사이의 제3 공간 및 제3 차단 밸브와 반응 챔버의 내벽 사이의 제4 공간을 가질 수 있다.
또한, 제4 공간의 온도는 제1 공간, 제2 공간 및 제3 공간의 온도보다 높게 유지될 수 있고, 마그네슘 단광은 제4 공간에서 환원될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치에 따르면, 마그네슘이 열환원 장치의 게이트 밸브의 실링부재에 응축되는 것을 방지할 수 있으며, 마그네슘 응축 공정과 분리되어 수행되고 연속적으로 마그네슘이 환원되는 마그네슘 환원 공정을 제공할 수 있다.
도 1은 본 제1 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2i는 도 1의 마그네슘 열환원 장치의 작동상태를 순차적으로나타내는 구성도들이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 제1 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치의 구성도이다.
도 1를 참고하여 설명하면, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(100)는 마그네슘 단광(1)이 유입되는 유입 챔버(10), 반응 챔버(20), 게이트 밸브(30), 실링 부재(40), 차단 밸브(50), 마그네슘 응축기(60)를 포함한다.
또한, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(100)는 마그네슘 응축기(60)에 결합되어 마그네슘 응축기(60)에서 응축된 마그네슘이 배출되는 냉각 진공 챔버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시예에 따른 유입 챔버(10)는 유입 챔버 몸체(11), 유입 챔버 몸체(11)의 제1 개구(15)에 결합되는 오링(O-ring)(14)이 설치된 도어(12), 유입 챔버 몸체(11)의 일면을 관통하여 설치되는 진공관(13), 도어(12)가 설치되는 제1 개구(15)의 반대쪽에 위치한 제2 개구(16) 및 유입 챔버 몸체(11)에 설치되어 마그네슘 단광(1)을 예열하는 가열 장치(미도시)를 포함한다.
이때, 유입 챔버 몸체(11)에 유입된 마그네슘 단광(1)은 반응 챔버(20)로 이동 되어야 하므로, 마그네슘 단광(1)이 반응 챔버(20)로 유입되기 전에 유입 챔버 몸체(11)의 내부는 마그네슘 단광(1)을 예열 하기 위한 일정이상의 온도 및 진공 상태를 유지하여야 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 유입 챔버 몸체(11)는 진공관(13)을 통하여 유입 챔버 몸체(11)의 공기를 배출 시키고 가열 장치로 가열하여 진공 상태 및 예열 상태를 유지할 수 있다.
다만, 본 실시예에 따른 유입 챔버(10)의 온도는 반응 챔버(20)의 온도보다 낮게 유지된다.
또한, 본 실시예에 따른 반응 챔버(20)는 유입 챔버(10)에 연결되어 마그네슘 단광(1)이 유입된다.
여기서, 반응 챔버(20)는 반응 챔버 몸체(21), 유입구(22), 유입구(22)의 반대쪽에 형성되는 유출구(23), 유출 배관(24) 및 가열 장치(미도시)를 포함한다.
보다 상세하게는, 반응 챔버 몸체(21)는 유입구(22)가 유입 챔버 몸체(11)의 제2 개구(16)와 마주 보도록 설치되어 제2 개구(16)를 통과한 마그네슘 단광(1)이 유입구(22)를 통하여 반응 챔버 몸체(21)로 유입된다.
또한, 유출 배관(24)은 유출구(23)에 설치되며, 유출 배관(24)을 통하여 반응 챔버 몸체(21)에서 형성된 마그네슘 증기(Magnesium Gas: MG)가 마그네슘 응축기(60)로 유입된다.
또한, 게이트 밸브(30)는 유입 챔버(10)와 반응 챔버(20) 사이에 설치되어 유입 챔버(10)와 반응 챔버(20)를 연결한다.
보다 상세하게는, 게이트 밸브(30)는 게이트 밸브 몸체(31), 게이트 밸브 몸체(31)의 일단에 결합되는 제1 분리막(32a) 및 제2 분리막(32b)을 포함하는 분리막(32) 및 가열부재(33)를 포함한다.
여기서, 제1 분리막(32a)은 유입 챔버 몸체(11)의 제2 개구(16)와 마주보게 설치되어 제2 개구(16)를 밀폐하고, 제2 분리막(32b)은 반응 챔버 몸체(21)의 유입구(22)와 마주보게 설치되어 유입구(22)를 밀폐한다.
또한, 가열부재(33)는 게이트 밸브(30)가 일정 온도 이상을 유지하도록 게이트 밸브(30)를 가열한다.
실링 부재(40)는 반응 챔버(20)와 게이트 밸브(30) 사이에 설치된다.
보다 상세하게는, 제1 분리막(32a)과 제2 분리막(32b) 각각에는 실링 부재(40)가 설치되어, 제1 분리막(32a)과 유입 챔버 몸체(11)의 제2 개구(16) 및 제2 분리막(32b)과 반응 챔버 몸체(21)의 유입구(22) 사이의 기밀이 유지된다.
또한, 본 실시예에 따른 차단 밸브(50)는 반응 챔버(20) 내부에 설치되는 제1 차단 밸브(51) 및 반응 챔버(20) 내부에 제1 차단 밸브(51)와 이격되게 설치되는 제2 차단 밸브(52)를 포함한다.
여기서, 본 실시예에 따른 차단 밸브(50)는 반응 챔버 몸체(21) 내부에서 발생되는 고온의 마그네슘 가스(MG)와 방사열을 차단한다.
보다 상세하게는, 제1 차단 밸브(51)는 반응 챔버 몸체(21)에 결합되는 제1 차단 밸브 몸체(51a) 및 제1 차단 밸브 몸체(51a)의 일단에 결합되어 반응 챔버 몸체(21)내부에 위치하는 제1 차단부재(51b)를 포함한다.
또한, 제2 차단 밸브(52)는 반응 챔버 몸체(21)에 결합되는 제2 차단 밸브 몸체(52a) 및 제2 차단 밸브 몸체(52a)의 일단에 결합되어 반응 챔버 몸체(21)의 내부에 위치하는 제2 차단부재(52b)를 포함한다.
여기서, 제1 차단 밸브(51)는 게이트 밸브(30)와 제2 차단 밸브(52) 사이에 위치한다.
또한, 냉각 및 가열장치(70)는 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52) 사이에 위치한다.
보다 상세하게는, 냉각 및 가열장치(70)는 반응 챔버 몸체(21)에 결합되는 지지부(71) 및 지지부(71)의 일단에 결합되는 냉각 및 가열부(72)를 포함한다.
여기서, 냉각 및 가열장치(70)는 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52) 사이에 잔류하는 마그네슘 증기(MG)를 냉각하여 냉각 및 가열장치(70)에 응축된 마그네슘(CMg)되게 하거나, 냉각 및 가열장치(70)에 응축된 마그네슘(CMg)을 가열하여 마그네슘 증기로 만든다.
따라서, 본 실시예에 따른 냉각 및 가열 장치(70)에 의하면 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52) 사이에 잔류하는 마그네슘 증기(MG)에 의하여 게이트 밸브(30)에 마그네슘이 응축되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 마그네슘 응축기(60)는 반응 챔버(20)의 유출 배관(24)에 결합된다.
따라서, 마그네슘 응축기(60)에서는 반응 챔버 몸체(21)에서 생성된 마그네슘 증기(MG)가 유입되어 마그네슘으로 응축된다.
여기서, 본 실시예에 따른 마그네슘 응축기(60)는 가열 게이트(미도시)를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치의 작동 상태를 보다 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2i는 도 1의 마그네슘 열환원 장치의 작동상태를 순차적으로나타내는 구성도들이다.
도 2a를 참고하면, 유입 챔버 몸체(11)는 도어(12)에 의해 밀폐되어 진공 상태를 유지하고 있으며 가열 장치(미도시)에 의하여 일정한 온도로 예열된 상태를 유지하고 있다.
또한, 유입 챔버 몸체(11)와 반응 챔버 몸체(21)는 게이트 밸브(30)에 의하여 차단되어 진공을 유지하고 있으며, 가열 장치(미도시)에 의하여 마그네슘 환원 온도(예: 700℃이상)으로 가열된다.
이때, 게이트 밸브(30)는 실링 부재(40)의 파손을 방지하기 위하여 가열부재(33)에 의해 마그네슘 환원 온도보다 낮은 온도(예: 400℃이하)로 가열되어야 한다.
따라서, 본 실시예에 따르면 게이트 밸브(30)에 마그네슘 증기(MG)가 마그네슘으로 응축되는 것을 방지하기 위하여, 차단 밸브(50)가 반응 챔버 몸체(21) 내부에 설치된다.
보다 상세하게는, 차단 밸브(50)는 반응 챔버 몸체(21) 내부에 설치되는 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52)를 포함하며, 제1 차단 밸브(51)는 제2 차단 밸브(52)와 게이트 밸브(30) 사이에 설치된다.
따라서, 반응 챔버 몸체(21)는 게이트 밸브(30)와 제1 차단 밸브(51) 사이의 제1 공간(A), 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52)의 제2 공간(B) 및 제2 차단 밸브(52)와 반응 챔버 몸체(21)의 내벽 사이의 제3 공간(C)으로 나뉘어 진다.
또한, 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52) 사이에는 냉각 및 가열 장치(70)가 설치된다.
여기서, 제3 공간(C)의 온도는 제1 공간(A) 및 제2 공간(B)의 온도보다 높은 상태로 유지되며, 마그네슘 단광(1)은 2a에 도시된 반응 단광(2)과 같이 제3 공간(C)으로 이동되어 도 마그네슘 증기로 환원된다.
즉, 제3 공간(C)의 온도는 마그네슘 환원 온도 이상(700℃이상)으로 유지된다.
그러나, 제1 공간(A)은 게이트 밸브(30)의 실링 부재(40)의 열에 의한 파손을 방지하기 위하여 마그네슘 환원 온도(700℃이상)보다 낮은 온도로 유지되어야 한다.
또한, 제1 차단 밸브(51)가 개방될 때 제3 공간(C)에서 발생된 마그네슘 증기(MG)가 제2 공간(B)을 통하여 제1 공간(C)으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 제2 공간(B)에 잔류하는 마그네슘 증기(MG)를 냉각 및 가열장치(70)에 응축시켜야 하므로, 제2 공간(B)의 온도는 제3 공간(C)의 온도인 마그네슘 환원 온도(700℃이상)보다 낮은 온도로 유지되어야 한다.
이때, 제2 공간(B)은 냉각 및 가열 장치(70)에 의해 냉각되고, 마그네슘 증기(MG)가 제2 공간(B)에 설치된 냉각 및 가열 장치(70)에 응축된다.
따라서, 제2 공간(B)에는 마그네슘 증기가 잔류하지 않거나 매우 희박하게 잔류하게 된다.
또한, 냉각 및 가열 장치(70)에 응축된 마그네슘은 제2 차단 밸브(52)가 개방되면 냉각 및 가열 장치(70)에 의해 가열되어 마그네슘 증기(MG)가 되어 제3 공간(C)으로 유입된다.
도2b를 참고하면, 유입 챔버(10)의 도어(12)가 열리면 마그네슘 단광(1)은 유입 챔버 몸체(11)의 내부로 유입된다.
이렇게 유입 챔버 몸체(11)로 유입된 마그네슘 단광(1)은 반응 챔버 몸체(21) 내부로 유입되기 전에 가열 장치에 의하여 예열되며, 유입 챔버 몸체(11) 내부의 공기가 진공관(13)을 통하여 외부로 배출되어 유입 챔버 몸체(11) 내부는 진공 상태를 유지하게 된다.
이때, 제1 차단 밸브(51)와 제2 차단 밸브(52)는 반응 챔버 몸체(21) 내부에서 닫힌 상태를 유지하며, 냉각 및 가열 장치(70)에 제2 공간(B)의 마그네슘 증기가 냉각 및 가열 장치(70)에 응축되므로 제2 공간(B)에는 잔류 마그네슘 증기가 존재하지 않거나 매우 희박하게 존재한다.
도 2c 내지 도 2e를 참고하면, 게이트 밸브(30)와 제1 차단 밸브(51)가 동시에 열려, 유입 챔버 몸체(11)와 반응 챔버 몸체(21)가 유체적으로 연결된다.
이때, 마그네슘 단광(1)이 유입 챔버 몸체(11)에서 제1 공간(A)을 경유하여 제2 공간(B)으로 이동되면, 게이트 밸브(30)와 제1 차단 밸브(51)가 닫히게 된다.
여기서, 유입 챔버 몸체(11)가 진공 상태를 유지하고 있으므로, 마그네슘 단광(1)이 제2 공간(B)으로 유입된다고 하여도 제1 공간(A) 및 제2 공간(B)은 진공 상태를 유지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 유입 챔버 몸체(11) 내부를 진공으로 유지하면서 연속적으로 마그네슘 단광(1)을 유입 챔버 몸체(11) 내부로 공급할 수 있다.
또한, 제2 공간(B)은 제2 차단 밸브(52)에 의하여 제3 공간(C)과 분리되어 있으므로, 제3 공간(C)의 마그네슘 증기(MG)가 제2 공간(B)을 통하여 제1 공간(A)으로 유입되는 것이 방지된다.
따라서, 제1 공간(A)에 위치하는 게이트 밸브(30)의 실링 부재(40)에 마그네슘이 응축되는 것을 방지할 수 있다.
도 2f 및 도 2g를 참고하면, 제2 차단 밸브(52)가 열려 제2 공간(B)과 제3 공간(C)이 유체적으로 연결된다.
또한, 마그네슘 단광(1)이 제3 공간(C)으로 유입된다.
이때, 냉각 및 가열 장치(70)에 응축된 마그네슘은 냉각 및 가열 장치(70)에 의해 가열되어 마그네슘 증기가 되어 제3 공간(C)으로 유입된다.
도 2h 및 도 2i를 참고하면, 제2 차단 밸브(52)가 닫히게 되어 마그네슘 단광(1)이 반응 단광(2)과 같이 마그네슘 환원 온도 이상의 온도에서 마그네슘 증기로 환원된다.
여기서, 마그네슘 증기(MG)는 마그네슘 응축기(60)로 유입되어 마그네슘으로 응축된다.
또한, 도 2g에 도시된 바와 같이 새로운 마그네슘 단광(3)이 유입 챔버 몸체(11)로 유입될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(100)에 따르면, 연속적으로 마그네슘이 게이트 밸브(30)의 실링 부재(40)에 응축되어 실링 부재(40)가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 마그네슘 응축 공정과 분리되어 수행되고 연속적으로 마그네슘이 환원되는 연속적인 마그네슘 환원 공정을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치의 구성도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(200)는 차단 밸브(150) 및 냉각 및 가열 장치(170)를 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(100)와 동일한 구성으로 이루어진다.
따라서, 이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(100)와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 차단 밸브(150)는 제1 차단 밸브(151), 제2 차단 밸브(152) 및 제3 차단 밸브(153)를 포함한다.
여기서, 본 실시예에 따른 제1 차단 밸브(151), 제2 차단 밸브(152) 및 제3 차단 밸브(153) 각각의 구성은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 차단 밸브(51) 및 제2 차단 밸브(52)와 동일한 구성으로 이루어지므로, 이하에서는 제1 차단 밸브(151), 제2 차단 밸브(152) 및 제3 차단 밸브(153) 각각의 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 제1 차단 밸브(151)는 제2 차단 밸브(152)와 게이트 밸브(30) 사이에 설치되고, 제2 차단 밸브(152)는 제1 차단 밸브(151)와 제3 차단 밸브(153) 사이에 설치된다.
따라서, 본 실시예에 따른 1 차단 밸브(151), 제2 차단 밸브(152) 및 제3 차단 밸브(153)는 게이트 밸브(30)에서 멀어지는 방향으로 나란하게 배열된다.
또한, 본 실시예에 따른 반응 챔버 몸체(21)는 게이트 밸브(30)와 제1 차단 밸브(151) 사이의 제1 공간(A1), 제1 차단 밸브(151)와 제2 차단 밸브(152) 사이의 제2 공간(B1), 제2 차단 밸브(152)와 제3 차단 밸브(153) 사이의 제3 공간(C1) 및 제3 차단 밸브(153)와 반응 챔버 몸체(21)의 내벽 사이의 제4 공간(D1)을 가진다.
제4 공간(D1)의 온도는 제1 공간(A1), 제2 공간(B1) 및 제3 공간(C)각각의 온도보다 높게 유지되며, 마그네슘 단광(1)은 제4 공간(D1)에서 마그네슘 증기로 환원된다.
여기서, 제1 공간(A1) 내지 제4 공간(D1)의 온도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반응 챔버 몸체(21)의 제1 공간(A) 내지 제3 공간(C)의 온도와 같은 방법으로 조절되므로, 이하에서는 제1 공간(A1) 내지 제4 공간(D1)의 온도의 조절 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 냉각 및 가열 장치(170)는 제1 냉각 및 가열 장치(171) 및 제2 냉각 및 가열 장치(172)를 포함한다.
보다 상세하게는, 제1 냉각 및 가열 장치(171)는 제1 차단 밸브(151)와 제2 차단 밸브(152) 사이의 제2 공간(B1)에 설치되고, 제2 냉각 및 가열 장치(172)는 제2 차단 밸브(152)와 제3 차단 밸브(153) 사이의 제3 공간(C1)에 설치된다.
여기서, 본 실시예에 따른 제1 냉각 및 가열 장치(171) 및 제2 냉각 및 가열 장치(172)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 및 가열 장치(70)와 동일한 구성으로 이루어지므로, 이하에서는 1 냉각 및 가열 장치(171) 및 제2 냉각 및 가열 장치(172)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(200)에 따르면, 연속적으로 마그네슘이 게이트 밸브(30)의 실링 부재(40)에 응축되어 실링 부재(40)가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 마그네슘 응축 공정과 분리되어 수행되고 연속적으로 마그네슘이 본 실시예에 따른 마그네슘 열환원 장치(200)에 따르면 환원되는 연속적인 마그네슘 환원 공정을 수행할 수 있다.
또한, 반응 챔버 몸체(21) 내부에서 발생된 마그네슘 증기가 게이트 밸브(30)에 응축되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
100, 200: 마그네슘 열환원 장치 10: 유입 챔버
11: 유입 챔버 몸체 12: 도어
13: 진공관 20: 반응 챔버
21: 반응 챔버 몸체 22: 유입구
23: 유출구 24: 유출 배관
30: 게이트 밸브 31: 게이트 밸브 몸체
32: 분리막 33: 가열부재
40: 실링부재 50, 150: 차단 밸브
51, 151: 제1 차단 밸브 52, 152: 제2 차단 밸브
153: 제3 차단 밸브 60: 마그네슘 응축기
70, 170: 냉각 및 가열장치 171: 제1 냉각 및 가열 장치
172: 제2 냉각 및 가열장치 A, A1: 제1 구간
B, B1: 제2 구간 C, C1: 제3 구간
D1: 제4 구간 1: 마그네슘 단광

Claims (12)

  1. 마그네슘 단광이 배치되는 유입 챔버;
    상기 유입 챔버에 연결되어 상기 마그네슘 단광이 유입되는 반응 챔버;
    상기 유입 챔버와 상기 반응 챔버를 연결하는 게이트 밸브;
    상기 게이트 밸브와 상기 반응 챔버 사이에 설치되는 실링부재;
    상기 반응 챔버 내부에 설치되는 제1 차단 밸브;
    상기 반응 챔버 내부에 상기 제1 차단 밸브와 이격되게 설치되는 제2 차단 밸브; 및
    상기 반응 챔버에 연결되는 마그네슘 응축기를 포함하는 마그네슘 열환원 장치.
  2. 제1 항 에 있어서,
    상기 유입 챔버의 온도는 상기 반응 챔버의 온도보다 낮게 유지되는 마그네슘 열환원 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이에 설치되는 냉각 및 가열 장치를 더 포함하는 마그네슘 열환원 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 차단 밸브는 상기 게이트 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이에 위치하는 마그네슘 열환원 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 반응 챔버는,
    상기 게이트 밸브와 상기 제1 차단 밸브 사이의 제1 공간,
    상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이의 제2 공간 및
    상기 제2 차단 밸브와 반응 챔버의 내벽 사이의 제3 공간을 가지는 마그네슘 열환원 장치.
  6. 제5 항 에 있어서,
    상기 제3 공간의 온도는 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간의 온도보다 높게 유지되고,
    상기 마그네슘 단광은 상기 제3 공간에서 마그네슘 증기로 환원되는 마그네슘 열환원 장치.
  7. 제5 항 에 있어서,
    상기 게이트 밸브는 상기 제3 공간의 온도보다 낮게 유지되는 마그네슘 열환원 장치.
  8. 제1 항 에 있어서,
    상기 반응 챔버 내부에 상기 제1 차단 밸브 및 상기 제2 차단 밸브 각각과 이격되게 설치되는 제3 차단 밸브를 더 포함하는 마그네슘 열환원 장치.
  9. 제8 항 에 있어서,
    상기 제1 차단 밸브는 상기 제2 차단 밸브와 상기 게이트 밸브 사이에 설치되고,
    상기 제2 차단 밸브는 상기 제1 차단 밸브와 상기 제3 차단 밸브 사이에 설치되는 마그네슘 열환원 장치.
  10. 제9 항 에 있어서,
    상기 제1 차단 밸브와 상기 제2 차단 밸브 사이에 설치되는 제1 냉각 및 가열 장치 및
    상기 제2 차단 밸브와 상기 제3 차단 밸브 사이에 설치되는 제2 냉각 및 가열장치를 더 포함하는 마그네슘 열환원 장치.
  11. 제9 항 에 있어서,
    상기 반응 챔버는,
    상기 게이트 밸브와 상기 제1 차단 밸브 사이의 제1 공간,
    상기 제1 차단 밸브 및 상기 제2 차단 밸브 사이의 제2 공간,
    상기 제2 차단 밸브와 상기 제3 차단 밸브 사이의 제3 공간 및
    상기 제3 차단 밸브와 상기 반응 챔버의 내벽 사이의 제4 공간을 가지는 마그네슘 열환원 장치.
  12. 제11 항 에 있어서,
    상기 제4 공간의 온도는 상기 제1 공간, 상기 제2 공간 및 상기 제3 공간의 온도보다 높게 유지되고,
    상기 마그네슘 단광은 상기 제4 공간에서 환원되는 마그네슘 열환원 장치.
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